Sciences

Applications des phénomènes de supraconduction

Dossier - La supraconductivité
DossierClassé sous :physique , supraconductivité , effet Meissner

Guillaume Josse, Futura

-

La supraconductivité, un mot magique pour des phénomènes extraordinaires ! La lévitation magnétique est de loin la manifestation la plus spectaculaire du phénomène de supraconductivité avec de nos jours la réalisation de trains à très grandes vitesses.

  
DossiersLa supraconductivité
 

La supraconductivité peut avoir de nombreuses applications, très prosaïques ou plus fantasmées. Voyons ici quelques-unes de ces concrétisations possibles des phénomènes de supraconduction.

Test de rapidité du Transrapid 09 - Allemagne.© Allatka - Domaine public

La supraconductivité pour le stockage et le transport d'énergie

L'idée est de créer des réseaux supraconducteurs qui ne perdent pas d'énergie par effet Joule ! L'enjeu est triple.

  • Créer des circuits intégrés qui perdent peu d'énergie par effet Joule et donc réduire leur consommation électrique, ce qui est important pour les appareils portatifs.
  • Créer des puces électroniques dont les pistes sont plus resserrées sans craindre les effets néfastes de la chaleur dégagée et ainsi augmenter considérablement le nombre de transistors et par suite les performances des processeurs actuels.

Supraconductivité : les applications médicales

Les supraconducteurs permettent de créer d'intenses champs magnétiques dans des bobines supraconductrices nécessaires aux techniques telles l'IRM (imagerie par résonance magnétique) ou la RMN (résonance magnétique nucléaire).

Supraconductivité et lévitation

C'est sans doute l'application la plus extraordinaire ! En physique, la lévitation est une technique permettant de soustraire un objet à l'action de la pesanteur par l'intermédiaire de différents procédés électrostatiques et électrodynamiques ou encore grâce à un faisceau laser, mais également par magnétisme.

La lévitation mise en évidence ! © DR

La lévitation est due à l'effet Meissner que nous avons vu plus haut : un supraconducteur en dessous de sa température critique repousse les lignes de champ magnétique d'un aimant que l'on tente d'approcher grâce à des courants surfaciques qui induisent un champ opposé. Tels deux aimants que l'on essaie de rapprocher selon leur face identique (Nord Nord ou Sud Sud), l'aimant est repoussé au-dessus du supraconducteur, la force magnétique induite compensant la force de pesanteur et l'aimant lévite !

Illustration de l'effet Meissner. © DR

La Maglev lévite grâce à la force de répulsion existant entre les aimants supraconducteurs du véhicule et des bandes ou bobines conductrices situées dans le rail de guidage. Ces aimants sont faits d'un alliage de niobium et de titane. Chacun d'eux est maintenu à une température constante de -269 °C ! Cela permet aux deux aimants de conserver leur état de supraconducteur donc de n'opposer aucune résistance au passage du courant électrique. Les aimants se présentent sous forme de bobines regroupées par quatre dans un réservoir contenant de l'hélium liquide. Ces réservoirs, abrités par des bogies, sont situés entre les wagons du Maglev. Pesant chacun 1,5 tonne, ils créent sous le train un champ magnétique de 4,23 teslas, soit un force de lévitation de 98 kilonewtons !

Comme l'a montré l'exposition SupraDesign, sous réserve que l'on découvre des matériaux supraconducteurs à température ambiante, il y aurait bien des applications intéressantes ou spectaculaire de la lévitation. Il pourrait y avoir un jour un Maglev se déplaçant dans des tubes sous vide et qui permettrait de faire le trajet Kiev-Pékin en 1 heure.